Pendant le processus de charge et de décharge de la batterie, à mesure que la profondeur de charge et de décharge change, la tension change également constamment. Si nous utilisons la capacité comme coordonnée horizontale et la tension comme coordonnée verticale, nous pouvons obtenir une simple courbe de charge et de décharge, qui contient de nombreux indices sur les performances électriques de la batterie. Ces courbes tracées avec les paramètres des cellules de batterie tels que le temps, la capacité, le SOC, la tension, etc. impliqués dans la charge et la décharge comme coordonnées sont appelées courbes de charge et de décharge. Voici quelques courbes de charge et de décharge courantes.
Courbe temps-courant/tension
● Courant constant
Pendant la charge et la décharge à courant constant, le courant est constant et le changement de tension aux bornes de la batterie est collecté en même temps, ce qui est souvent utilisé pour détecter les caractéristiques de décharge de la batterie. Pendant le processus de décharge, le courant de décharge reste inchangé, la tension de la batterie diminue et la puissance de décharge continue également de diminuer. La courbe d'échantillonnage est présentée dans la figure ci-dessous.
● Courant constant et tension constante (charge)
Par rapport à la charge à courant constant, la charge à tension constante à courant constant a un processus de tension constante à la fin de la charge. En fin de charge, la tension devient constante lorsqu'elle atteint la valeur cible, tandis que le courant diminue progressivement. Lorsque le courant de coupure est atteint, la charge à tension constante et à courant constant se termine. Étant donné que la tension de la batterie fluctue considérablement après avoir quitté la période de plateau, si la charge à courant constant se poursuit, la batterie ne peut pas atteindre l'état de charge complète idéal. Il est donc nécessaire de passer à une tension constante et de réduire le courant pour garantir que la batterie atteigne autant que possible un état de charge plus élevé. La courbe d'échantillonnage est présentée dans la figure ci-dessous.
● Puissance constante
L'ensemble du processus de charge et de décharge s'effectue à puissance constante. Selon P=UI, la tension augmente progressivement et le courant diminue progressivement pendant une charge à puissance constante, et la tension diminue progressivement et le courant augmente progressivement pendant une décharge à puissance constante. Selon la tension de coupure de charge et de décharge conventionnelle de la batterie LFP 3.65-2.5V, le courant de fin de décharge peut atteindre près de 1,5 fois le courant de fin de charge. L'exemple de courbe est présenté dans la figure ci-dessous.
● Continu, intermittent, pulsé
À courant ou puissance constant, la fonction de synchronisation est utilisée pour obtenir un contrôle de charge et de décharge continu, intermittent et par impulsions. Ces régimes spéciaux de charge et de décharge sont souvent utilisés pour évaluer la résistance interne CC de la batterie. La courbe d'échantillonnage est présentée dans la figure ci-dessous.
Courbe capacité-tension
L'axe horizontal de la courbe capacité-tension reflète la capacité de charge et de décharge de la batterie, l'état de charge et d'autres informations, tandis que l'axe vertical comprend la plate-forme de tension de la batterie, le point d'inflexion, la polarisation et d'autres informations. La figure ci-dessous est une courbe de décharge d'une batterie au lithium fer phosphate à différentes températures.
Courbe de taux
La densité de courant affecte la vitesse de réaction électrochimique, modifiant ainsi les paramètres de performance de la batterie. Lorsque l’on compare des batteries de capacités différentes, le même courant n’est pas applicable, c’est pourquoi le taux est utilisé pour déterminer le courant relatif. Par exemple, {{0}}.1C correspond à 0,3 A pour une batterie 3 Ah 18650 et à 28 A pour une batterie prismatique de 280 Ah. En termes simples, la valeur de courant spécifique représentée par le taux est le taux multiplié par la capacité de la batterie.
Lors du marquage de la capacité d'une batterie, le courant de charge et de décharge doit être pris en compte, car la capacité sera différente selon les taux. Par exemple, pour calibrer la capacité d'une batterie à différents taux, vous pouvez la configurer pour qu'elle change étape par étape avec le taux de cycle de charge et de décharge, puis tracer une courbe de taux avec la capacité de décharge comme axe vertical et le nombre de charges. et les temps de décharge comme axe horizontal.
courbe dQ/dV
Le nom de la courbe dQ/dV est sa variable sur l'axe y, c'est-à-dire le taux de variation du volume par intervalle de tension unitaire. L'axe horizontal de la courbe dQ/dV est généralement SOC, capacité ou tension, qui reflète l'évolution du taux de variation de capacité. L'endroit où le taux de changement est important est représenté par un pic caractéristique sur la courbe, qui correspond généralement à un processus de réaction électrochimique.
La courbe dQ/dV peut nous indiquer où se trouve la plate-forme de tension de la batterie, quand la réaction électrochimique se produit et comment le processus de réaction change avec le vieillissement de la batterie et d'autres changements d'état. De manière générale, les réactions chimiques sont rapides, les points de données sur la courbe nécessitent donc une plus grande précision. Par conséquent, la courbe de sortie dQ/dV a certaines exigences pour la collecte de données brutes, sinon il est impossible de créer une courbe avec des pics évidents. Lorsque vous effectuez des tests de charge et de décharge, vous pouvez définir l'intervalle de tension ΔV=10~ 50 mV pour collecter des données, ou l'intervalle de temps Δt=10-50ms, puis filtrer les données brutes avec des différences de tension égales.
La figure suivante montre la courbe dQ/dV sous différents nombres de cycles.
Courbe cyclique
Nous savons que la durée de vie d’une batterie se divise en durée de vie calendaire et en cycle de vie. La durée de vie calendaire est le temps qu'il faut pour que la capacité de la batterie perde dans une certaine mesure sous un placement naturel, tandis que la durée de vie est le nombre de fois où la batterie est chargée et déchargée en continu jusqu'à ce que sa capacité diminue dans une certaine mesure. La durée de vie est l’un des indicateurs importants pour mesurer les performances de la durée de vie de la batterie.
Les données de test de cycle des batteries lithium-ion sont l'accumulation de données de charge et de décharge uniques. Différentes données de charge et de décharge peuvent être extraites pour créer plusieurs courbes pour différents aspects de l'analyse. La courbe de durée de vie la plus simple comporte le nombre de cycles comme axe des x et la capacité de décharge ou le taux de rétention de capacité comme axe des y, comme le montre la figure ci-dessous. À mesure que le cycle progresse, la capacité de la batterie continue de diminuer et le système de charge et de décharge a un impact significatif sur la diminution de la capacité de la batterie.
Vous pouvez également comparer les courbes capacité-tension de charge et de décharge à différents moments, comme le montre la figure ci-dessous. Au fur et à mesure que le cycle progresse, la tension de démarrage de charge et de décharge change, la résistance interne CC de la batterie change et la capacité de charge et de décharge diminue progressivement.
En plus des deux types ci-dessus, il existe de nombreuses autres courbes avec le nombre de cycles comme axe horizontal et les paramètres affectés par l'atténuation du cycle de la batterie comme axe vertical, qui jouent un rôle dans l'analyse des facteurs affectant la durée de vie de la batterie. cellule et prédire le cycle de vie. Comme le montre la figure ci-dessous, il reflète la valeur théorique de la durée de vie de la batterie affectée par le niveau d'efficacité coulombienne. CE est l'efficacité coulombienne, Ck est le taux de rétention de capacité et k est le nombre de cycles.
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